(57)【要約】【課題】シリコン半導体の製造などに用いられる熱処理装置などに好適に使用できる新規な熱線反射部材を提供する。【解決手段】熱線反射部材１は、基材１０と、熱線反射層２０を備える。熱線反射層２０は、基材１０の上に配されている。熱線反射層２０は、シリコン層２２と酸化シリコン層２１とが交互に積層されてなる。酸化シリコン層２１は、第１の領域２１ａと、第２の領域２１ｂとを含む。第２の領域２１ｂは、第１の領域２１ａとシリコン層２２との間に位置する。第２の領域２１ｂの屈折率ｎ２は、第１の領域２１ａの屈折率ｎ１よりも高い。【選択図】図１
2013050638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材の上に配されており、シリコン層と酸化シリコン層とが交互に積層されてなる熱線反射層と、
を備え、
前記酸化シリコン層は、
第１の領域と、
前記第１の領域と前記シリコン層との間に位置する第２の領域と、
を含み、
前記第２の領域の屈折率が前記第１の領域の屈折率よりも高い、熱線反射部材。
【請求項２】
前記酸化シリコン層は、前記第１の領域を構成している第１の酸化シリコン層と、前記第２の領域を構成している第２の酸化シリコン層とを有する、請求項１に記載の熱線反射部材。
【請求項３】
前記第１の領域は、ＳｉＯｘで表される酸化シリコンからなり、前記第２の領域は、ＳｉＯｙで表される酸化シリコンからなり、ｘとｙは、ｘ＞ｙの関係を充足する、請求項１または２に記載の熱線反射部材。
【請求項４】
前記酸化シリコン層は、前記シリコン層から離れるに従って屈折率が漸減するように設けられている、請求項１に記載の熱線反射部材。
【請求項５】
前記基材は、酸化シリコン及びシリコンの少なくとも一方により構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱線反射部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱線反射部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン半導体の製造などにおいて使用される熱処理装置などに熱線反射部材が用いられている。例えば特許文献１には、透明石英層と、透明石英層の上に配されており、金、チタンナイトライドからなる層とを有する炉蓋を熱線反射部材として半導体の熱処理装置に配することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１７７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、透明石英層と、金またチタンナイトライドからなる層とを有する熱線反射部材を半導体装置に用いた場合、熱線反射部材に含まれる金、チタン、窒素等により、シリコン半導体にコンタミネーションが生じる場合がある。
【０００５】
本発明は、シリコン半導体の製造などに用いられる熱処理装置などに好適に使用できる新規な熱線反射部材を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の熱線反射部材は、基材と、熱線反射層を備える。熱線反射層は、基材の上に配されている。熱線反射層は、シリコン層と酸化シリコン層とが交互に積層されてなる。酸化シリコン層は、第１の領域と、第２の領域とを含む。第２の領域は、第１の領域とシリコン層との間に位置する。第２の領域の屈折率は、第１の領域の屈折率よりも高い。
【０００７】
なお、本発明において、屈折率は、分光光度計によって測定した波長２．５μｍにおける反射率から算出した値である。
【０００８】
酸化シリコン層は、第１の領域を構成している第１の酸化シリコン層と、第２の領域を構成している第２の酸化シリコン層とを有していてもよい。
【０００９】
第１の領域は、ＳｉＯｘで表される酸化シリコンからなり、第２の領域は、ＳｉＯｙで表される酸化シリコンからなり、ｘとｙがｘ＞ｙの関係を充足することが好ましい。
【００１０】
酸化シリコン層は、シリコン層から離れるに従って屈折率が漸減するように設けられていてもよい。
【００１１】
基材は、酸化シリコン及びシリコンの少なくとも一方により構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、シリコン半導体の製造などに用いられる熱処理装置などに好適に使用できる新規な熱線反射部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱線反射部材の略図的断面図である。
【図２】本発明の実施例における熱線反射部材の断面の顕微鏡写真である。
【図３】本発明の比較例における熱線反射部材の断面の顕微鏡写真である。
【図４】本発明の比較例における熱線反射部材の表面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１５】
また、実施形態において参照する図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１６】
熱線反射部材１は、例えば、１５００ｎｍ〜５０００ｎｍの波長範囲に入るような熱線を反射させる部材である。図１に示されるように、本実施形態に係る熱線反射部材１は、基材１０を備える。基材１０は、例えば、酸化シリコン及びシリコンのうちの少なくとも一方により構成されていることが好ましい。基板１０の厚みは、耐久性、重量などの観点から、通常１ｍｍ〜２０ｍｍ程度であり、２ｍｍ〜１０ｍｍ程度であることが好ましい。
【００１７】
基材１０の上には、熱線反射層２０が配されている。熱線反射層２０の厚みは、熱線反射部材１に付与しようとする熱線反射特性等に応じて適宜設定することができる。熱線反射層２０の厚みは、例えば、２０００ｎｍ〜３００００ｎｍ程度とすることができる。
【００１８】
熱線反射層２０は、交互に積層された少なくともひとつのシリコン層２２と少なくともひとつの酸化シリコン層２１との積層体により構成されている。シリコン層２２は、シリコンにより構成されている。
【００１９】
シリコン層２２及び酸化シリコン層２１のそれぞれの厚み、シリコン層２２と酸化シリコン層２１との積層数は、熱線反射部材１に付与しようとする熱線反射特性等に応じて適宜設定することができる。シリコン層２２の厚みは、例えば、１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とすることができる。酸化シリコン層２１の厚みは、例えば、１００ｎｍ〜２０００ｎｍ程度とすることができる。シリコン層２２と酸化シリコン層２１との積層数は、例えば、７〜５０程度とすることができる。
【００２０】
酸化シリコン層２１は、第１の領域２１ａと第２の領域２１ｂとを有する。第２の領域２１ｂは、第１の領域２１ａとシリコン層２２との間に位置するように配されている。このため、酸化シリコン層２１は、具体的には、酸化シリコン層２１の厚み方向の中央部に位置する第１の領域２１ａと、酸化シリコン層２１の一の表面を構成している第２の領域２１ｂと、酸化シリコン層２１の他の表面を構成している第２の領域２１ｂとを有する。即ち、酸化シリコン層２１は、厚み方向中央部に位置する第１の領域２１ａと、厚み方向両端部に位置する２つの第２の領域２１ｂとを有する。
【００２１】
酸化シリコン層２１の厚みに対する、第１の領域２１ａの厚みの比（（第１の領域２１ａの厚み）／（酸化シリコン層２１の厚み））は、０．５〜０．９９であることが好ましく、０．９〜０．９８であることがより好ましい。酸化シリコン層２１の厚みに対する、ひとつの第２の領域２１ｂの厚みの比（（ひとつの第２の領域２１ｂの厚み）／（酸化シリコン層２１の厚み））は、０．００１〜０．４であることが好ましく、０．００２〜０．３であることがより好ましい。
【００２２】
なお、基材１０と熱線反射層２０との間の密着強度を高める観点からは、熱線反射層２０の基材１０と接する層を酸化シリコン層２１とすることが好ましく、第１の領域２１ａとすることがより好ましい。
【００２３】
本実施形態では、第１の領域２１ａと第２の領域２１ｂとは、異なる層により構成されている。第１の領域２１ａは、第１の酸化シリコン層により構成されている。第２の領域２１ｂは、第２の酸化シリコン層により構成されている。
【００２４】
第２の領域２１ｂの屈折率ｎ２は、第１の領域２１ａの屈折率ｎ１よりも大きい。第２の領域２１ｂの屈折率ｎ２は、第１の領域２１ａの屈折率ｎ１よりも、１．１倍〜２．４倍大きいことが好ましく、１．５倍〜２倍大きいことがより好ましい。
【００２５】
従って、第１の領域２１ａの組成をＳｉＯｘとし、第２の領域２１ｂの組成をＳｉＯｙとしたときに、ｘとｙは、ｘ＞ｙの関係を充足する。具体的には、１．９５≦ｘ≦２であることがより好ましく、１．９９≦ｘ≦２であることがさらに好ましい。０．５≦ｙ≦１．９５であることがより好ましく、０．６≦ｙ≦１．４であることがさらに好ましい。
【００２６】
なお、シリコン層２２及び酸化シリコン層２１の形成方法は、特に限定されない。シリコン層２２及び酸化シリコン層２１は、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタリング法等により形成することができる。
【００２７】
以上説明したように、熱線反射部材１では、熱線反射層２０がシリコン層２２と酸化シリコン層２１とにより構成されている。このため、熱線反射層が金、チタン、窒素等を含む場合とは異なり、熱線反射部材１をシリコン半導体の製造などに使用される熱処理装置に用いられた場合であっても、シリコン半導体にコンタミネーションが生じ難い。シリコン半導体にコンタミネーションがより生じ難くする観点からは、基材１０が酸化シリコン及びシリコンの少なくとも一方により構成されていることが好ましい。基材１０は、例えば、石英基板により構成されていることが好ましい。
【００２８】
ところで、シリコン半導体にコンタミネーションが生じることを抑制する観点からは、例えば、Ｓｉ層とＳｉＯ２層とが交互に積層された熱線反射層を設けることも考えられる。しかしながら、Ｓｉ層とＳｉＯ２層とが交互に積層された熱線反射層を設けた場合は、例えば１０００℃を超えるような高温雰囲気中において、熱線反射層が剥離したり、熱線反射層や基材にクラックや割れが生じたりする場合がある。従って、例えば１０００℃を超えるような高温雰囲気中において使用することが困難である。
【００２９】
それに対して、熱線反射部材１では、酸化シリコン層２１の第１の領域２１ａとシリコン層２２との間には、第２の領域２１ｂが設けられている。第２の領域２２ａの屈折率は、第１の領域２１ａの屈折率よりも高い。このため、第１の領域２１ａの組成をＳｉＯｘとし、第２の領域２１ｂの組成をＳｉＯｙとしたときに、ｘとｙは、ｘ＞ｙの関係を充足する。即ち、酸素の割合が相対的に高い第１の領域２１ａとシリコン層２２との間に、酸素の割合が相対的に低い第２の領域２１ｂが設けられている。このため、熱線反射部材１を例えば１０００℃を超えるような高温雰囲気中に配した場合であっても、熱線反射層２０の剥離や、熱線反射層２０及び基材１０に割れやクラックが生じ難い。従って、熱線反射部材１は、例えば１０００℃を超えるような高温雰囲気中においても使用可能である。換言すれば、熱線反射部材１は、優れた耐熱性を有する。このような効果が得られる理由としては、第２の領域２１ｂの熱膨張係数が、第１の領域２１ａの熱膨張係数とシリコン層２２の熱膨張係数との間に位置しているため、第２の領域２１ｂが第１の領域２１ａとシリコン層２２との間の応力を緩和することが考えられる。
【００３０】
なお、本実施形態では、第１の領域２１ａと第２の領域２１ｂとが、組成が相互に異なる別個の酸化シリコン層により構成されている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、酸化シリコン層２１を、シリコン層２２から離れるに従って屈折率が漸減するように設けることにより、シリコン層２２に第１及び第２の領域２１ａ、２１ｂを形成してもよい。
【００３１】
以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
【００３２】
（実施例１）
スパッタリング装置を用いて、洗浄した石英基板上（厚さ４ｍｍ）にシリコン層及び酸化シリコン層を形成し、表１に記載の層構成の熱性反射層を有する熱線反射部材を作製した。ターゲットには、シリコンを用いた。シリコン層を形成しているときには、アルゴンガスを導入しながらスパッタリングを行った。また、酸化シリコン層を形成しているときには、アルゴンガスと酸素ガスを導入しながらスパッタリングを行った。表１におけるＮｏ．は、石英基板からの層の順序である。表１に示すように、石英基板に対する熱線反射層の積層数は、６９である。ＳｉＯｘの屈折率は、１．４６〜１．４７であった。また、ＳｉＯｙの屈折率は、１．７〜２．５であった。
【００３３】
次に、得られた熱線反射部材について、１５００ｎｍ〜５０００ｎｍの熱線を照射したところ、この波長領域において、９５％以上の反射率を示した。
【００３４】
次に、熱線反射部材を１０００℃で２４時間加熱した。その結果、熱線反射部材の形状に変化はなかった。図２に、加熱後の熱線反射部材の断面の顕微鏡写真を示す。
【００３５】
次に、加熱後の熱線反射部材について、１５００ｎｍ〜５０００ｎｍの熱線を照射したところ、この波長領域において、９５％以上の反射率を示した。
【００３６】
【表１】
2013050638.tif 000003
【００３７】
（比較例１）
表２に記載の層構成としたこと以外は、実施例１と同様にして、熱線反射層を有する熱線反射部材を作製した。ＳｉＯｘの屈折率は、１．４６〜１．４７であった。
【００３８】
次に、得られた熱線反射部材について、１５００ｎｍ〜５０００ｎｍの熱線を照射したところ、この波長領域において、９５％以上の反射率を示した。
【００３９】
次に、熱線反射部材を１０００℃で２４時間加熱した。その結果、図３に、加熱後の熱線反射部材の断面の顕微鏡写真を示す。図３から明らかなように、石英基板と熱線反射層にクラックが発生していた。また、熱線反射層の一部が石英基板から剥離していた。
【００４０】
図４に、加熱後の熱線反射部材の表面の写真を示す。図４からも、石英基板と熱線反射層にクラックと剥離が発生していることが分かる。
【００４１】
【表２】
2013050638.tif 000004
【００４２】
なお、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。例えば、酸化シリコン層２１は、シリコン層２２から離れるに従って屈折率が漸減するように設けられていてもよい。このような酸化シリコン層２１は、例えばスパッタリング法で酸化シリコン層２１を形成する際に、酸素ガスの濃度を徐々に下げていくことにより形成することができる。
【００４３】
熱線反射層２０は、基材１０の一主面の上のみに設けられていてもよいし、基材１０の両主面に設けられていてもよい。
【００４４】
以上のように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００４５】
１…熱線反射部材
１０…基材
２０…熱線反射層
２１…酸化シリコン層
２１ａ…第１の領域
２１ｂ…第２の領域
２２…シリコン層
【図１】
2013050638.tif 000005
【図２】
2013050638.tif 000006
【図３】
2013050638.tif 000007
【図４】
2013050638.tif 000008